【導(dǎo)讀】2025年被業(yè)界視為人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)與商業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。隨著優(yōu)必選Walker系列獲超500臺車企訂單、智元機(jī)器人啟動批量生產(chǎn)計劃、宇樹科技推出親民級產(chǎn)品，中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正從展示性應(yīng)用邁向?qū)嶓w作業(yè)場景。在這一產(chǎn)業(yè)升級浪潮中，兆易創(chuàng)新率先完成全棧式芯片布局，為機(jī)器人智能化與成本控制提供底層支撐，助力“機(jī)器人走進(jìn)工廠”成為現(xiàn)實(shí)。
2025年被業(yè)界視為人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)與商業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。隨著優(yōu)必選Walker系列獲超500臺車企訂單、智元機(jī)器人啟動批量生產(chǎn)計劃、宇樹科技推出親民級產(chǎn)品，中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正從展示性應(yīng)用邁向?qū)嶓w作業(yè)場景。在這一產(chǎn)業(yè)升級浪潮中，兆易創(chuàng)新率先完成全棧式芯片布局，為機(jī)器人智能化與成本控制提供底層支撐，助力“機(jī)器人走進(jìn)工廠”成為現(xiàn)實(shí)。
而硬件系統(tǒng)的成熟，正是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)與商業(yè)落地的重要基礎(chǔ)。其環(huán)境感知、運(yùn)動控制與任務(wù)執(zhí)行能力，依賴于感知層、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、直線關(guān)節(jié)、整體軀干、靈巧手、機(jī)器腳六大核心單元的高效協(xié)同；在這一架構(gòu)中，芯片的性能與高效的通信更是直接決定機(jī)器人的實(shí)時響應(yīng)速度與智能水平。
在芯片賦能機(jī)器人硬件的賽道上，兆易創(chuàng)新憑借多年技術(shù)積累，構(gòu)建覆蓋控制、存儲及模擬的完整產(chǎn)品矩陣，為人形機(jī)器人提供全棧式芯片支持。其中，GD32高性能MCU可用于多關(guān)節(jié)實(shí)時運(yùn)動控制與系統(tǒng)調(diào)度；旗下Flash為決策計算提供高速高可靠的數(shù)據(jù)存儲保障；模擬芯片更覆蓋傳感器信號調(diào)理、電機(jī)驅(qū)動、電源管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從感知、決策到執(zhí)行全鏈路賦能機(jī)器人系統(tǒng)。
完善矩陣賦能精準(zhǔn)控制
運(yùn)動控制系統(tǒng)如同人形機(jī)器人的小腦，負(fù)責(zé)根據(jù)目標(biāo)軌跡和負(fù)載狀態(tài)，協(xié)調(diào)驅(qū)動器控制執(zhí)行電機(jī)完成精確動作。在這一系統(tǒng)中，MCU作為主處理器的神經(jīng)末梢，分布于各關(guān)節(jié)，承擔(dān)指令接收、電機(jī)驅(qū)動、編碼器/IMU數(shù)據(jù)處理及力矩、位置、速度的閉環(huán)控制。這種分布式架構(gòu)有效降低主控負(fù)載，保障動作的低延遲、高精度與多關(guān)節(jié)協(xié)同，是實(shí)現(xiàn)靈活穩(wěn)定運(yùn)動的核心基礎(chǔ)。
靈巧手空間受限且電機(jī)密集，對高集成度MCU需求迫切。GD32G5系列憑借單芯片驅(qū)動多電機(jī)的能力脫穎而出。以GD32G553為例，其采用Arm? Cortex?-M33內(nèi)核，主頻高達(dá)216MHz，集成DSP指令集、單精度FPU及硬件三角函數(shù)加速器（TMU），算力強(qiáng)勁，可輕松實(shí)現(xiàn)單電機(jī)精密控制或同時驅(qū)動3至4個電機(jī)。同時，其WLCSP81封裝尺寸僅4×4mm，極大節(jié)省空間，三顆芯片即可覆蓋靈巧手全部關(guān)節(jié)，顯著優(yōu)化布局與成本。
人形機(jī)器人中的關(guān)節(jié)眾多，對驅(qū)動的要求各不相同，如腿部負(fù)責(zé)支撐與動態(tài)平衡，需實(shí)時計算步態(tài)并調(diào)整姿態(tài)，對算力要求更高，GD32H7系列就非常適用。其搭載600MHz Cortex?-M7內(nèi)核，配備雙精度FPU、TMU及濾波算法加速器（FAC），集成CAN-FD、以太網(wǎng)等工業(yè)接口，能夠在單芯片上完成多傳感器數(shù)據(jù)融合，廣泛用于人形機(jī)器人腿部關(guān)節(jié)及機(jī)器狗中。
EtherCAT?總線在人形機(jī)器人中廣泛用于整合關(guān)節(jié)、傳感器與控制器通信，若采用該協(xié)議，GD32H75E是理想之選。該芯片在GD32H7基礎(chǔ)上集成正版授權(quán)的EtherCAT? IP，內(nèi)置2顆百兆以太網(wǎng)PHY，支持μs級多軸同步，滿足復(fù)雜運(yùn)動場景下高速、低延遲通信需求，可用在需執(zhí)行精細(xì)抓取等任務(wù)、控制精度要求高的手臂關(guān)節(jié)中。除了超高的集成度外，GD32H75E還支持105℃環(huán)溫運(yùn)行，具備BGA144（8×8mm）小封裝，解決了機(jī)器人關(guān)節(jié)空間狹小、運(yùn)行溫度較高的痛點(diǎn)。
通信節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)機(jī)器人部件間協(xié)議解析與指令轉(zhuǎn)發(fā)，GD32C113系列可滿足需求。采用Cortex?-M4內(nèi)核（最高120MHz），該系列還支持2路高速CAN-FD。若用EtherCAT?協(xié)議，可選2/3端口的GDSCN832從站控制器，其集成2個內(nèi)部PHY、1個MII擴(kuò)展接口，配備8KB雙端口內(nèi)存，為復(fù)雜控制提供大數(shù)據(jù)處理能力。
整體而言，兆易創(chuàng)新GD32 MCU可與GD30DR系列驅(qū)動芯片協(xié)同，配合LDO、DC-DC、PWM及保護(hù)電路，構(gòu)建完整、可靠的機(jī)器人電機(jī)控制解決方案，全面服務(wù)于關(guān)節(jié)驅(qū)動與伺服系統(tǒng)。
與GD32 MCU相配合，兆易創(chuàng)新的存儲產(chǎn)品也在人形機(jī)器人中發(fā)揮關(guān)鍵作用。其中，GD25/55 X/LX系列SPI NOR Flash擁有400MB/s的數(shù)據(jù)吞吐量，可滿足即時啟動及實(shí)時響應(yīng)需求，為執(zhí)行AI決策的機(jī)器人大腦提供高速存儲支持。
高性能、高集成度，打破傳統(tǒng)瓶頸
在人形機(jī)器人系統(tǒng)中，模擬產(chǎn)品的作用同樣關(guān)鍵，兆易創(chuàng)新亦構(gòu)建了覆蓋核心需求的完善模擬產(chǎn)品矩陣，多款重磅產(chǎn)品為機(jī)器人精準(zhǔn)控制與穩(wěn)定運(yùn)行提供支撐。
GD30AD3380是一款8通道16bit同步采樣的高性能ADC，采樣速率最高可以到1MSPS，支持真雙極性硬件與軟件模式，可實(shí)現(xiàn)每通道獨(dú)立輸入范圍配置，并通過SPI、并行總線等靈活接口傳輸數(shù)據(jù)。其同步采樣特性適配高精度感知需求，可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人外骨骼、靈巧手的六維力矩傳感器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動系統(tǒng)對關(guān)節(jié)及承重結(jié)構(gòu)的力與力矩信息的精準(zhǔn)捕捉，配合相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)細(xì)膩流暢的運(yùn)動控制。
GD30DR1488則是專為機(jī)器人關(guān)節(jié)三相無刷直流電機(jī)（BLDC）設(shè)計的柵極驅(qū)動器，具備150V高電壓耐受能力，適配電機(jī)工作電壓范圍；提供+1.0/-1.3A拉灌電流與500kHz最高開關(guān)頻率，確保驅(qū)動響應(yīng)速度。其核心優(yōu)勢在于內(nèi)置自舉二極管，簡化外圍設(shè)計，減少PCB面積。
GD30DRE518是更具集成優(yōu)勢的SoC芯片。該SoC采用基于Cortex?-M33內(nèi)核的MCU并集成最高耐壓為150V三相BLDC預(yù)驅(qū)，其MCU最高主頻為180MHz，搭配512KB閃存、128KB SRAM，并提供16個通道12bit ADC，3個通道12bit DAC，同時提供多通道的高級、常規(guī)通用定時器，以及豐富的接口資源，包括3通道CAN-FD、SPI/I2C/USART/GPIO等。它可同時承擔(dān)節(jié)點(diǎn)通信、電機(jī)驅(qū)動與傳感器數(shù)據(jù)運(yùn)算任務(wù)，打破傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動SoC芯片僅能驅(qū)動電機(jī)、無法處理其他復(fù)雜任務(wù)的局限。
相較于傳統(tǒng)模擬方案，兆易創(chuàng)新模擬產(chǎn)品優(yōu)勢顯著：不僅突破功能單一性，憑高集成度實(shí)現(xiàn)小型化，更能應(yīng)對各類嚴(yán)苛需求。深究其模擬產(chǎn)品線的競爭力，源于三大核心支撐：一是依托MCU等產(chǎn)品線、技術(shù)沉淀與人才團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)協(xié)同復(fù)用；二是憑借多年積累的客戶生態(tài)，聚焦機(jī)器人等優(yōu)勢行業(yè)，打造多產(chǎn)品線協(xié)同方案，精準(zhǔn)匹配場景需求；三是依靠戰(zhàn)略持續(xù)投入，結(jié)合優(yōu)質(zhì)供應(yīng)鏈與一流質(zhì)量體系，為客戶提供可靠且具性價比的產(chǎn)品。
結(jié)語
2025年被視為人形機(jī)器人邁向規(guī)?；慨a(chǎn)的關(guān)鍵拐點(diǎn)，預(yù)計將帶動高精度電機(jī)控制、多模態(tài)傳感與邊緣計算芯片需求的顯著增長。為應(yīng)對這一趨勢，兆易創(chuàng)新將重點(diǎn)布局伺服驅(qū)動實(shí)時控制、完善的模擬產(chǎn)品組合、高性能存儲產(chǎn)品等方向，為客戶提供高性價比的一站式解決方案，助力人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)突破與規(guī)?；瘧?yīng)用。
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